[工学]南京理工大学化工原理课件chapt7.ppt

第七章 干燥 本章主要内容 7.1 概述 7.2 湿空气的性质 7.3 干燥过程的物料衡算和热量衡算 7.4 干燥速率与干燥时间 对流干燥传质传热过程 相对湿度 2. 湿空气的比热容cH 湿空气（绝干空气和水汽）的焓I （干空气及液态水在0 ℃时焓为零作基准 ） 温度为t及湿度为Ｈ的湿空气 以1kg的绝干空气为基准： 湿球温度 湿球温度由湿空气的温度、湿度所决定；是大量空气和少量水接触后水的温度。 不饱和空气:湿球温度tW低于t 饱和湿空气: tW=t 为什么空气进干燥器前要预热？ H-I图的用法：1.已知状态点A，确定空气性质 2. H-I图中湿空气状态点的确定 7.3 干燥过程的物料衡算和热量衡算 7.3.1 湿物料中含水量的表示方法 湿基含水量w 干基含水量X X－湿物料的干基含水量，kg水/kg绝干料 7.3.2 物料衡算示意图 一、水分蒸发量W（kg/s ） 对干燥器中水分作物料衡算： 进入空气中的水分＝湿物料失去的水分 二、干空气消耗量 对同一干燥过程，夏天的空气消耗量l 大还是冬天的消耗量l大？ 7.3.3 干燥过程热量衡算 2.干燥器的热量衡算 LI1+GcI1′+ QD=LI2+ GcI2′+ QL L（I1-I2）+ QD= Gc（I2′-I1′）+ QL 干燥系统消耗的总热量Q(kW) 7.3.4 干燥系统的热效率η 7.3.5 干燥器出口状态的确定 2.实际干燥过程 7.4 干燥速率与干燥时间 7.4.1 物料中所含水分的性质 结合水分与非结合水分（根据水分与固体物料的结合方式 ） 结合水分：以化学力或物理化学力与固体物料相结合的水分；蒸气压低于同温度下纯水的饱和蒸气压。 非结合水分：通过机械方式附着在固体物料上的水分，蒸气压等于同温度下纯水的饱和蒸气压。 平衡水分与自由水分 （按水分能否用干燥方法除去的原则 ） 物料中所含水分的性质 湿空气的状态（温度、相对湿度）不变、空气流速不变、与物料的接触方式不变 干燥降速阶段 在降速阶段，干燥速率主要取决于水分在物料内部的迁移速率，即取决于物料的结构、形状和尺寸，与空气性质关系不大 。降速阶段为内部迁移控制阶段。 7.4.3 恒定干燥条件下干燥时间的计算 恒速干燥阶段 平衡水分：干燥推动力 ?p=p-pi=0时，物料中存在的水分。在一定空气状态（t，φ）下，平衡水分是湿物料干燥的极限。 自由水分：总水分－平衡水分 X/kg水·(kg绝干料)-1 对于同种物料，在一定温度下，空气的相对湿度越大，平衡水分含量越高。 若要得到绝干产品，只能用绝干空气作为干燥介质。 7.4.2 恒定干燥条件下的干燥速率 干燥速率：单位时间内在单位干燥面积上气化的水分量。 U ——干燥速率（kg/（m2·s））； W′——气化水分量（kg）； S ——干燥面积（m2 ） ； τ——干燥时间（s）。 降速第一阶段 降速第二阶段 X，kg水/kg绝干料 干燥时间? 物料温度 临界 含水量 表面汽化控制；温度等于空气的湿球温度 X/kg水·(kg绝干料)-1 U/kg水·(m2·h)-1 不饱和 表面干燥 水分气化平面由物料表面移向内部 ?p=p-pi=0 水分为平衡水 * 化 学 工 程 系 /hgyl * * 去湿方法: 机械去湿法 热能去湿法 干燥分类: 操作压强：常压干燥, 真空干燥； 操作方式：连续操作，间歇操作； 传热方式：传导干燥，对流干燥， 辐射干燥,介电加热干燥 。 7.1 概述 pi-p水气 传质推动力 pi θi t p水气 7.2 湿空气的性质 1. 湿度H和相对湿度 2. 湿空气的比热容 cH和焓I 3. 温度： 露点 td 干球温度 t 湿球温度 tw 绝热饱和温度 tas 4. 湿空气的比容 υH 1.湿度H (湿含量) 水气-空气体系： 饱和空气： 绝干空气 饱和空气 相对湿度越小，空气的吸湿能力越强，其反映了空气的干燥能力 对于一定湿物料，绝干空气的吸湿能力最强，而饱和空气则不能作为干燥介质。 cg=绝干气比热容，1.01kJ/(kg绝干空气· ℃ )； cv =水气比热容，1.88kJ/(kg绝干空气· ℃ ) 以1kg的绝干空气为基准（含Hkg水气）： I=Ig+IvH I=(cg+Hcv)t+Hr0 =(1.01+1.88H)t+2490H r0—0 ℃时水的汽化潜热（kJ/kg） 3. 温度： p pi 传热 传质 当空气温度不太高，相对湿度不太低时，空气－水系统可认为:tw =tas